Химические микроградиенты ускоряют гибель кораллов на Большом Барьерном рифе

Ученые из Института морской микробиологии Макса Планка вместе с австралийскими коллегами исследовали кораллы Большого Барьерного рифа, пораженные "черной полосой" (Black Band Disease), и определили ключевые параметры, которые позволяют этой распространенной болезни вызывать массовую гибель кораллов по всему миру. У пораженных кораллов здоровая ткань замещается темным фронтом — "черной полосой" шириной 1–2 см, состоящей из сложного микробного сообщества (фототрофные цианобактерии, сероокисляющие и сульфатредуцирующие микроорганизмы), обнажая белый известковый скелет. На границе бактериального мата и коралловой ткани полипы и их эндосимбиотические водоросли подвергаются тройному стрессу: воздействию токсичного сульфида, аноксии и низкого pH.

Исследователи изучили пораженные участки ткани с помощью микроэлектродов для измерения кислорода, сульфида и pH, что позволило получить высокодетальные профили. Были выявлены значительные различия между больной тканью и тканью на начальной стадии болезни. В инфицированной ткани формируются две зоны: верхняя фототрофная, где цианобактерии производят кислород, и нижняя аноксичная, где бактерии разлагают некротизированную ткань с образованием сульфида. В слабо пораженной ткани такая стратификация выражена слабо, сульфид обычно не обнаруживается, а кислород проникает глубоко в бактериальный мат.

Условия на фронте "черной полосы" особенно губительны для кораллов. Повышенная концентрация сульфида вокруг отмирающей ткани и сопутствующее снижение кислорода приводят к распространению поражения на здоровые участки. Этот положительный обратный механизм вызывает быстрое перемещение фронта болезни со скоростью до одного сантиметра в день в летние месяцы, что может привести к гибели целых колоний и резкому сокращению популяций многих видов кораллов на рифе.

Основной причиной вспышек болезни называют сезонно высокую температуру воды. С ее понижением зимой заболевание затухает, но с возрастающей частотой возвращается в следующем году. Оголенный скелет может быть заселен новыми полипами, но этот процесс восстановления может занять многие годы.